ELASTIČNA SILA: OD ČEGA SE SASTOJI, FORMULE I VJEŽBE - FIZIČKA - 2024

Elastična sila je sila koja je predmet vrši odoljeti promjenu u svojoj formi. Manifestira se u objektu koji ima tendenciju da povrati svoj oblik kada je pod djelovanjem sile deformacije.

Elastična sila naziva se i obnoviteljskom silom jer se protivi deformaciji kako bi se objekti vratili u ravnotežni položaj. Prijenos elastične sile je kroz čestice koje čine predmete.

Elastična sila opruge

Na primjer, kada se stisne metalna opruga, djeluje sila koja gura čestice opruge, smanjujući razdvajanje među njima, u isto vrijeme čestice se odupiru pritisku, djelujući silom suprotnom kompresiji.

Ako se umjesto sabijanja opruge povuče, isteže, čestice koje ga čine odvojene su više. Isto tako, čestice se odupiru odvajanju vršeći silu suprotnu rastezanju.

Predmeti koji imaju svojstvo povratiti svoj izvorni oblik suprotstavljanjem sili deformacije nazivaju se elastičnim objektima. Opruge, gumeni kaiševi i kabelski upleteni su primjeri elastičnih predmeta.

Kolika je sila elastičnosti?

Elastična sila (F _k) je sila koju predmet ima da bi povratio svoje stanje prirodne ravnoteže nakon što je na njega utjecala vanjska sila.

Za analizu elastične sile uzet će se u obzir idealni sustav opružne mase koji se sastoji od vodoravno postavljene opruge pričvršćene na jednom kraju na zid, a na drugom kraju u blok zanemarive mase. Ostale sile koje djeluju na sustav, poput sile trenja ili sile gravitacije, neće se uzimati u obzir.

Ako se na masu djeluje horizontalna sila, usmjerena prema zidu, prenosi se prema opruzi, komprimirajući je. Opruga prelazi iz svog ravnotežnog položaja u novi položaj. Kako objekt ima tendenciju da ostane u ravnoteži, očituje se elastična sila u opruzi koja se suprotstavlja primijenjenoj sili.

Pomak označava koliko se opruga deformirala i elastična sila je proporcionalna tom pomaku. Kako se opruga stisne, promjene položaja se povećavaju i posljedično se povećava elastična sila.

Što se opruga više stisne, to je veća suprotstavljena sila dok ne dosegne točku u kojoj će se primijenjena sila i ravnoteža elastične sile prestati kretati, što znači da se sustav opružne mase prestaje kretati. Kad prestanete primjenjivati ​​silu, jedina sila koja djeluje je sila elastike. Ta sila ubrzava oprugu u suprotnom smjeru od deformacije sve dok ne ponovno uspostavi ravnotežu.

Isto se događa i pri istezanju opruge, povlačenju mase vodoravno. Opruga se istegne i odmah pokaže silu proporcionalnu pomiku koji je suprotan rastezanju.

formule

Formula elastične sile izražena je Hookeovim zakonom. Ovaj zakon kaže da je linearna elastična sila koju djeluje na objekt proporcionalna pomaku.

F _k = -k.Δ s

F _k = elastična sila

Hookeov zakon. Elastična sila proporcionalna rastezanju.

Negativni znak u jednadžbi označava da je elastična sila opruge u suprotnom smjeru od sile koja je uzrokovala pomak. Konstanta proporcionalnosti k je konstanta koja ovisi o vrsti materijala od kojeg se izrađuje opruga. Jedinica konstante k je N / m.

Elastični predmeti imaju granicu elastičnosti koja će ovisiti o konstanti deformacije. Ako se ispruži izvan granica elastičnosti, trajno će se deformirati.

Jednadžba y odnosi se na male pomake opruge. Kada su pomaci veći, dodaju se pojmovi s većom snagom Δ x.

Kinetička i potencijalna energija odnose se na elastičnu silu

Elastična sila djeluje na oprugu pomičući je prema ravnotežnom položaju. Tijekom ovog procesa povećava se potencijalna energija sustava opružne mase. Potencijalna energija zbog rada elastične sile izražena je u jednadžbi.

Potencijalna energija izražena je u Joulesu (J).

Kad se sila deformacije ne primijeni, opruga se ubrzava prema ravnotežnom položaju, smanjujući potencijalnu energiju i povećavajući kinetičku energiju.

Kinetička energija sustava opruge mase, kad dosegne ravnotežni položaj, određuje se jednadžbom.

Konstanta opruge k iznosi 35N / m.

Za deformiranje opruge za 5cm potrebno je 1,75 N sile.

Kolika je konstanta odstupanja opruge koja se proteže 20 cm djelovanjem sile 60N?

Konstanta opruge iznosi 300N / m

Dobivanje potencijalne energije

Kolika se potencijalna energija odnosi na rad elastične sile opruge koja je komprimirana 10 cm i čija konstanta deformacije iznosi 20N / m?

Elastična sila opruge je -200N.

Ova sila djeluje na oprugu da bi je pomaknula u ravnotežni položaj. Izvođenjem ovog posla povećava se potencijalna energija sustava.

Potencijalna energija se izračunava jednadžbom

Reference

1. Kittel, C, Knight, WD i Ruderman, M A. Mehanika. SAD: Mc Graw Hill, 1973, vol. I.
2. Rama Reddy, K, Badami, SB i Balasubramanian, V. Oscilacije i valovi. Indija: Universities Press, 1994.
3. Murphy, J. Fizika: razumijevanje svojstava materije i energije. New York: Britannica Educational Publishing, 2015.
4. Giordano, N J. Fakulteta za fiziku: obrazloženje i odnosi. Kanada: Brooks / Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D i Resnick, R. Osnove fizike. SAD: Wiley, 2014.